润湿性是一种流体从固体表面置换成另一流体的过程，土壤的润湿性是土壤表面水分置换空气的过程[1]。土壤润湿能力的大小受多种因素的影响，土壤质地、有机物含量、pH、水分含量、空气湿度等均会对土壤润湿性产生影响。当土壤的润湿能力比较小的时候，土壤表现为斥水性。当水分很难或者不能润湿土壤颗粒表面时，我们称之为斥水性土壤[2]。随着社会的发展，人们对以石油为代表的有机制品的需求越来越大，因其在开采、运输、加工等过程中的泄漏和排放等，会进入到土壤中，引起土壤有机物含量增大，使土壤产生一定程度的斥水性。土壤一旦产生斥水性，其接纳降雨的能力会大大降低，灌溉或降雨会沿着大孔隙进入土体，引起土壤内部水分分布不均，产生优势流。水分沿大孔隙运动，使肥料等农业化学品淋洗增强，降低了土壤水分和肥料的利用效率，影响作物生长的同时，增加了地下水的污染风险[3,4]。斥水性的土壤表层更容易积水，相比于可润湿的亲水性土壤来说，会导致地表径流和坡面径流增大，引起土壤产生大小细沟，造成土壤侵蚀、导致水土流失现象的发生，引发土壤质量的退化[5]。
1 土壤润湿性测定方法
目前，常用的土壤润湿性测定方法包括滴水穿透时间法（WDPT）、酒精溶液入渗法（MED）、土壤接触角测定法。
1.1 滴水穿透时间法
WDPT一般是将蒸馏水用滴管滴在土壤表面，记录水滴完全渗入土壤所需的时间，根据入渗时间，将土壤润湿性分为5个等级（表1）。
表1 WDPT法测定土壤润湿性对照表[6]
1.2 酒精溶液入渗法
MED是将不同梯度浓度的酒精溶液用滴灌滴在土壤表面，同时记录哪种浓度梯度的酒精可以在规定时间完全入渗到土壤中，一般时间为5s。一般将酒精的最低入渗浓度作为评价润湿性强度的指标，润湿性对照表如表2所示。
表2 MED测定土壤润湿性对照表
1.3 土壤接触角测定法
近些年来，实验室内通过测定土壤接触角来判断润湿性的方法被广泛应用。常用的测定方法为毛管上升法。毛管上升法主要是基于Washburn方程，间接计算土壤接触角[7]。通常，接触角为0°，土壤完全润湿。以90°为润湿性临界值，接触角小于90°，土壤为可润湿的亲水性；接触角大于90°，土壤为不可润湿的斥水性；接触角为180°时，土壤完全不润湿。
2.石油污染对土壤润湿性的影响
2.1WDPT法测定污染土壤润湿性
李小飞等以石英砂模拟土壤，采用WDPT法测定了柴油污染土壤的润湿性，结果显示，当柴油污染浓度达到15%时，土壤的润湿性发生变化，表现为轻度斥水，5%及以下污染浓度的土壤均为可润湿性土壤[8]。魏样等测定了石油污染对不同质地土壤润湿性的影响，结果表明，风沙土、黄绵土和塿土的润湿性均受到石油污染的影响，低于0.5%的污染浓度，三种土壤的润湿等级为0级，均表现为可润湿性。风沙土在1%污染浓度下即呈现出强烈的斥水性，黄绵土在2%污染浓度下斥水性明显增强，塿土在4%污染浓度先表现轻微斥水[9]。
表3 石油污染不同质地土壤斥水性[10]
2.2 MED测定污染土壤润湿性
梁春以石英砂模拟土壤，采用MED方法分别测定了柴油和机油对土壤润湿性的影响。结果显示，当柴油污染浓度达到24%时，石英砂水滴入渗时间逐渐超5 s，润湿性表现为4级（中度斥水），仍表现为一定的亲水性。当机油污染浓度大于0.3%时，水滴入渗时间逐渐超过5 s，石英砂表面由亲水性转变为疏水性。机油污染浓度为0.5%时，石英砂的斥水性达到6级（异常强烈斥水）。由此可见，对于石英砂来说，机油污染对于石英砂润湿性的影响显著大于柴油，轻微的机油污染即可导致石英砂产生强烈的斥水性。
表4 不同有机污染物条件下入渗时间（s）[11]
2.3 接触角法测定污染土壤润湿性
Czachor研究表明，土壤有机物含量的增加会引起土壤从亲水转变为部分斥水，当去除土壤有机碳时，土壤水吸力平均增加175%，接触角平均降低25°。李小飞等测定了柴油污染对石英砂接触角的影响，清洁石英砂的接触角为41.2°，当石英砂污染浓度为1%时，接触角为71.8°，相比于清洁石英砂，接触角增加了74.4%，表明土壤润湿性大大降低，斥水性逐渐增强。严红林等测定了石油污染土壤的接触角，结果显示未受污染的土壤的平均接触角为7.6°，污染土壤接触角为36.6°，相比于清洁土壤，污染土壤接触角增大了29.0°，由此说明，石油污染显著降低了土壤的润湿性。
3. 小结
采用不同的研究方法测定有机污染物对土壤润湿性的影响，结果显示，以石油为代表的有机污染物进入土壤后，均会对土壤的润湿性产生影响，引起土壤的润湿能力降低，斥水性增强。现有的研究多是以石英砂、粗砂等模拟污染土壤，缺少对实际污染土壤斥水性的研究，缺少不同类型土壤斥水性之间的比较。土壤润湿性与土壤水力学性质之间必然存在一定的联系，研究土壤润湿性是探究有机污染物对土壤水力学性质影响的关键步骤，但是关于这方面的研究也相对缺乏，需要学者们继续探索，为以石油为代表的有机污染土壤修复利用提供理论依据。
参考文献：
[1]保玉录.黄土丘陵区不同植被下土壤的斥水特性研究[D].西安建筑科技大学,2011.
[2]Liu Z, Yu X, Wan L. Capillary rise method for the measurement of the contact angle of soils[J]. Acta Geotechnica, 2016, 11(1): 21-35.
[3]毕利东,马春平,陈丹,等.土壤斥水性在土壤团聚体内的空间分异研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2014,36(06):54-57.
[4] Doerr, S., H., Ferreira, A., J., et al. Soil water repellency as a potential parameter in rainfall‐runoff modelling: experimental evidence at point to catchment scales from Portugal. Hydrological Prochydrological Processesesses. 2003.
[5]Czachor H, Hallett P D, Lichner L, et al. Pore shape and organic compounds drive major changes in the hydrological characteristics of agricultural soils[J]. European Journal of Soil Science, 2013, 64(3): 334-344.
[6]李小飞,李一菲,钱天伟.柴油污染对土壤水分特征曲线的影响研究[J].节水灌溉,2015(06):22-25.
[7]魏样.石油污染对土壤性状的影响及植物修复效应研究[D].西北农林科技大学,2019..
[8]梁春.石油污染含水介质水动力特性研究[D].中国海洋大学, 2011.
[9]严红林.化学氧化法对石油烃污染土壤修复的研究[D].中国石油大学(北京),2021.
